U型渡槽预应力锚索测力计精度影响分析
刘兴
南水北调中线干线工程建设管理局河南直管项目建设管理局，郑州 450000
瞿行亮
南水北调中线干线工程建设管理局河南直管项目建设管理局，郑州 450000
温帅
黄河勘测规划设计有限公司，郑州 450008
通过对锚索测力计与千斤顶的联合率定及现场试验，综合分析实测数据，分别对张拉工艺、限位板、工具锚等影响因素进行了单独分析。试验结果显示：千斤顶系统与测力计系统有很好的相关性，测力计系统的精度相对较高，但其精度受限位板、工具锚以及偏心荷载影响较大，为工程后续施工及类似工程提供了参考。
1 工程概况
U 型渡槽槽身为双向预应力 C50 混凝土结构。单片槽纵向预应力钢绞线共 27 孔为8Φs15.2，采用圆形锚具；槽身上部6孔为5Φs15.2，采用扁形锚具，自第2榀槽起环向预应力钢绞线为71孔5Φs15.2，采用扁形锚具。锚索测力计选用标准为：额定张力2000kN，超量程张力不低于150%F·S，分辨率不低于0.025F·S，精度不低于±0.25%～±0.5%F·S，工作温度不小于-20～-80℃。
2 锚索测力计在工程应用中存在的问题
（1）对于为现场锚索测力计加压的设备-油压千斤顶，由于其与锚索测力计各自检测的方式不同，这样就会造成两者之间读数存在差异；又由于锚索测力计现场的加压方式与的率定时的加压方式不同，同样也会造成由于加压的方式不同，产生误差。这就是普遍存在的“不匹配”现象[1，2]。
（2）锚索测力计安装在预应力端头孔口垫板与工作锚之间，为避免产生较大偏心荷载，需保证端头孔口、测力计、工作锚、限位板、千斤顶在同一轴线上，但安装中对其进行同轴线控制比较困难，尤其是环向锚索需在限位板上部增加1～2块加高垫块，这样就更加大了仪器安装时的对中难度。
3 锚索测力计与千斤顶的对比分析
虽然锚索测力计和千斤顶各自率定均满足相关规程规范的要求，但为了了解锚索测力计与千斤顶各自的误差精度以及锚索测力计与千斤顶之间存在的相关性，本工程进行了锚索测力计与千斤顶的联合率定试验，并生成相应的联合率定拟合公式。
经过计算可知联合率定的误差包含仪器本身的误差，由对比结果可以看出：①与标准试验机力值相比，锚索测力计误差均值小于千斤顶的误差均值；②环向锚索测力计相对于纵向锚索测力计的测值与千斤顶更加接近；同时也说明环向锚索测力计与千斤顶误差比纵向锚索偏小不是由仪器本身误差引起的。
由计算可知，两套系统的回归方程即检测力值与压力表表示的回归方程、检测力值与锚索测力计频率模数的回归方程相关性均较好。现场试验时可采用相应的回归方程进行压力表示值与锚索测力计频率模数之间的转换，以减小两套系统间的误差。
4 锚索测力计精度影响因素分析
为了验证张拉工艺、限位板、工具锚对测力计测值和预应力损失的影响，试验采用新的千斤顶及防震压力表对锚索进行现场张拉测试，其中，对安装DP6-7、DP6-8锚索测力计的纵向锚索，采取静载10min后，两端同时补张一次，一端先单独缓慢分级卸载，另一端再进行单独补张，缓慢分级卸载。测试结果见表1和表2。
表1 环向锚索测力计监测数据统计
表2 纵向锚索测力计监测数据统计
4.1 限位板、工具锚以及张拉工艺对环向预应力锚索的影响
（1）采用配套的OVM限位板、锚具后预应力损失比开封产限位板、工具锚有所减少。
（2）张拉工艺为快速卸载时，预应力较设计控制力值损失相对较低。
（3）终张拉测力计测值较设计控制力值偏大，且差值比与纵向锚索对应值较小。
（4）卸载后预应力损失值比纵向锚索大。
4.2 限位板、工具锚以及张拉工艺对纵向预应力锚索的影响
（1）采用配套的OVM限位板、锚具后预应力损失比开封产限位板、工具锚有所减少。
（2）DP6-7、DP6-8锚索测力计使用的卸载方式，预应力损失较小。但这种工序只试验一次，还需进一步验证。
（3）终张拉测力计测值较设计控制力值偏小居多，且差值比与环向锚索对应值较大。
（4）卸载后预应力损失值比环向锚索小。
4.3 锚索偏心对锚索测力计精度的影响
现场拆除锚索测力计后，发现锚索端头孔口局部有明显拉伤，说明锚索偏心对锚索测力计精度是有影响的。由于测力计只能测到竖向压力，而锚索偏心使测力计受到锚具对测力计的压力、锚索与测力计间以及锚索与孔口的摩擦力以及锚索对测力计的水平向作用力的影响，从而造成锚索测力计读数偏小，进一步分析可知锚索偏心越大，测值越小。
5 结论
通过现场试验数据分析，综合分析可得出如下结论。
（1）锚索测力计与千斤顶联合率定结果显示两者有很好的相关性。
（2）纵向直线锚索锁定损失较小，环向锚索锁定损失较大，符合一般规律。
（3）环向锚索终张拉测力计测值与设计控制力值的比率，比纵向锚索小，符合联合率定的结论。
（4）锚索偏心对测力计精度的影响符合力学性质。
受试验本身局限性的影响，限位板、工具锚、张拉工艺对锚索测力计精度的影响以及锚垫板厚度、垫块厚度、波纹管以及这些因素相互叠加对锚索测力计测值的影响还需要进一步探讨。
参考文献
[1]汪运星.预应力锚索测力计安装情况分析[J].大坝与安全，2004，（4）：74-76.
[2]付文光，于会来，耿培.预应力锚索应力测量误差的试验研究与对策[J].岩土工程学报，2010，（增2）：487-491.